[发明专利]一种直流式蒸汽发生器

说明书

技术领域

本发明涉及蒸汽发生器，具体是一种直流式蒸汽发生器，它特别适合在太阳能热发电系统中使用。

背景技术

太阳能热发电是通过大量反射镜以聚焦的方式将太阳能直射光聚焦起来，加热导热油，以导热油对蒸汽发生器内的水液进行加热，使水液形成高温高压的蒸汽，以蒸汽驱动汽轮机发电。因此，蒸汽发生器是太阳能热发电系统的核心部件之一。

目前，太阳能热发电系统常用的蒸汽发生器有饱和式蒸汽发生器和直流式蒸汽发生器两种。其中，饱和式蒸汽发生器是以一次流过的工质对水液进行预热、蒸发，蒸发的蒸汽经连接在饱和式蒸汽发生器上的汽水分离器、干燥器处理后，使蒸汽达到所需温度后再进入汽轮机；直流式蒸汽发生器具有过热功能，即以一次流过的工质对水液进行预热、蒸发、过热，使蒸汽达到所需温度后直接进入汽轮机。因而，直流式蒸发器相较饱和式蒸发器而言，具有结构简单、体积小、造价低的特点，适合在太阳能热发电系统中大力推广应用。但是，直流式蒸汽发生器一直以来存在热胀差的技术瓶颈，这严重制约了直流式蒸发器的推广应用。我们知道，太阳能热发电系统具有昼夜间歇工作的特性，蒸汽发生器全天工作时，其内部工作导热油的温度变化很大，导热油的工作温度一般为300～400℃，夜间循环温度一般为50℃，那么就是说，蒸汽发生器内的工作导热油全天在约350℃的范围内浮动，这样大的一个浮动范围，导致构成蒸汽发生器的各个部件需要具有很大的热膨胀量，蒸汽发生器的制造难度增大，制造成本高。

中国专利文献公开了一种“直流式蒸汽发生器及其运行方法”（公开号：CN 1853072，公开日：2006年10月25日），该蒸汽发生器采用“E”型结构的换热管，以“E”型结构的换热管解决蒸汽发生器的热胀差难题，并以“E”型结构的换热管增大水液的受热面积，提高换热效果。但是，根据传热学理论，两侧介质纯逆向流动时，传热对数温差才能实现最大化，换热效率才是最高。因此，该技术虽能解决蒸汽发生器的热胀差难题，确无法实现两侧介质逆向流动，换热效果差，换热效率低，而且结构复杂，制造难度大。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，在有效解决热胀差难题的前提下，提供一种结构简单、换热效果好、换热效率高、可靠实用、方便制造的直流式蒸汽发生器。

本发明采用的技术方案是：一种直流式蒸汽发生器，包括壳体和换热管，所述壳体由下到上依次划分为进油腔室、出油腔室、预热腔室、蒸发腔室、除湿腔室和过热腔室，所述进油腔室上设有导热油进口，进油腔室和出油腔室之间设有内管板，所述出油腔室上设有导热油出口，出油腔室和预热腔室之间设有外管板，所述预热腔室上设有给水进口，所述过热腔室上设有蒸汽出口；所述换热管为若干根，每根换热管由内管和外管构成，内管的底端延伸至进油腔室并固定在内管板上，内管的顶端延伸至外管的上部，外管的底端延伸至出油腔室并固定在外管板上，外管的顶端为封闭结构，外管的顶端延伸至过热腔室，内管和外管构成夹层结构。

所述蒸发腔室设有液位测量仪。

所述预热腔室和过热腔室的换热管上分别套装有至少一块折流板；所述蒸发腔室和除湿腔室的换热管上分别套装有至少一块支撑板。

所述预热腔室、过热腔室的折流板以及蒸发腔室、除湿腔室的支撑板由至少一根拉杆串联起来，拉杆的底端固定在外管板上，外管板和折流板之间、各折流板之间、各支撑板之间以及折流板和支撑板之间的拉杆上分别套装有定距管。

所述折流板上具有换热管的穿孔，该穿孔为梅花孔，梅花孔的支撑叶贴紧换热管的外管壁面，梅花孔的其余部分与换热管的外管壁面形成空隙。

所述支撑板上具有若干条形栅孔，这些条形栅孔供换热管和蒸汽穿过，相邻支撑板上的条形栅孔方向形成交叉，交叉角度为90o或120o。

所述换热管的内管和外管之间设有防止内管振动并干扰导热油流动的凸起。

所述凸起为肋片、螺旋凸起或条形凸起。

所述换热管的内管为层状结构，由内层的不锈钢层、中层的绝热涂层和外层的不锈钢层构成。

所述换热管的内管顶端为“V”型口结构。

本发明具有以下主要优点：

1. 将预热腔室、蒸发腔室、除湿腔室和过热腔室合理的结合成一体，形成了直流式蒸汽发生器，提高了蒸汽的出口温度，减少了后续设备的投入成本，具有设计合理、结构简单、体积小、造价低、实用性强等特点，适合在太阳能热发电系统中大力推广应用；